(57)【要約】【課題】  余剰流量が排出凹部に流れ込んだときに生じる圧力降下を抑制することによって、キャビテーションの発生を防止することのできる流量制御弁を提供することである。【解決手段】  排出通路５及び排出用連通路２９が、スプール７の移動位置に応じて供給通路４に連通したときに、供給通路４からの圧油の一部を余剰流量として排出通路５に導くとともに、供給通路４から排出凹部２９に流れ込んだ圧油を、スプール７の環状溝２６を経由して排出通路５に導く流量制御弁において、上記排出凹部２９のスプール孔６内における開口面積２９ａを、上記排出通路５の開口面積５ａよりも小さくしたことを特徴とする。【選択図】  図１
2005035480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部のスプール孔内における開口面積を、上記排出通路の開口面積よりも小さくしたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
排出凹部側の開口部は、そのスプールストローク方向の幅を、排出通路側の開口部の直径と同じにするとともに、そのスプールストローク方向の両端の位置を、排出通路側の開口部におけるスプールストローク方向の両端の位置と一致させたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、余剰流量を排出通路に排出することによって、アクチュエータポートに導く流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図を示している。図示するように、ポンプ１の吐出口１ａには、流路２を介してパワーステアリング機構ＰＳを接続している。また、上記流路２の途中には、可変オリフィス３と流量制御弁ＦＶとを設けている。
上記流量制御弁ＦＶは、そのボディ１０に供給通路４と排出通路５とスプール孔６とを形成している。上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７とスプール孔６とによって、パイロット室８を形成している。このパイロット室８には、スプリング９を設け、このスプリング９の弾性力をスプール７の一端７ａに作用させている。
【０００３】
上記パイロット室８には、パイロット通路２７を介して可変オリフィス３の下流の圧力を導いている。そして、この可変オリフィス３の下流の圧力を、スプール７の一端７ａに作用させている。
一方、スプール７の他端７ｂには、可変オリフィス３の上流の圧力を作用させている。したがって、上記スプール７は、その一端７ａ側の圧力作用及びスプリング９のバネ力と、他端７ｂ側の圧力作用とがバランスする位置に移動する。そして、このスプール７の移動した位置に応じて、供給通路４と排出通路５との連通面積が決まるようにしている。
なお、供給通路４と排出通路５とが連通すると、ポンプ１の吐出油の一部が、余剰流量として排出通路５を介してタンクＴに戻されることになる。
【０００４】
図４は、上記ポンプ１及び流量制御弁ＦＶの具体的な構造を示した断面図である。
図示するように、アルミ製のボディ１０とアルミ製のカバー１１とからなるハウジングＨには、軸孔１２，１２をそれぞれ形成するとともに、これら軸孔１２内に軸受け１３，１３を設けている。そして、これら軸受け１３、１３によって、シャフト１４を回転自在に支持している。
上記シャフト１４には、複数のベーン１６を突出自在に収容したロータ１５を固定している。このロータ１５の周囲には、略楕円形の内壁を有するカムリング１７を設けるともに、このカムリング１７にサイドプレート１８を当接させている。
【０００５】
上記ボディ１０には、流量制御弁ＦＶを組み込んでいる。この流量制御弁ＦＶは、図５に示すように、そのボディ１０に供給通路４、排出通路５、及びスプール孔６を形成するとともに、供給通路４及び排出通路５をスプール孔６に開口させている。また、上記スプール孔６には、アルミ製のスプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７の移動位置に応じて、供給通路４と排出通路５とを連通させたり、その連通を遮断したりするようにしている。
なお、ポンプ１が停止している場合、スプール７は、パイロット室８に設けたスプリング９の弾性力によって図示する位置を保ち、供給通路４と排出通路５との連通を遮断している。
また、上記スプール孔６の他端側には、コネクタ２１を挿入して固定している。このコネクタ２１には、アクチュエータポート２１ａを形成するとともに、このコネクタ２１の内周に、貫通孔２２を有する筒状部材２３を設けている。
【０００６】
一方、上記スプール７の他端７ｂ側には、ロッド部材２４を固定し、このロッド部材２４を上記貫通孔２２に貫通させている。そして、このロッド部材２４と貫通孔２２との隙間によって、可変オリフィス３を構成している。
なお、上記ロッド部材２４は、図４ではスプール７と別部材にして圧入しているが、スプール７と一体になっていてもよい。
この可変オリフィス３は、図示するノーマル状態、つまりスプリング９の弾性力によってスプール７がロッド部材２４を介してストッパ２３ａに当接しているときに、その開度が最大になる。そして、スプール７がスプリング９に抗して移動すると、大径部２４ａが貫通孔２２に近づいて、それにつれて可変オリフィス３の開度が小さくなるようにしている。
【０００７】
また、上記コネクタ２１には、圧力感知孔２５と環状溝２６とを形成している。そして、上記環状溝２６を、ボディ１０に形成したパイロット通路２７を介してパイロット室８に連通させることによって、可変オリフィス３の下流側の圧力を、パイロット室８に導くようにしている。
なお、図中符号Ｒは、リリーフバルブであり、このリリーフバルブＲによって、パワーステアリング機構ＰＳに供給され最高圧を規制するようにしている。
【０００８】
図４に示したシャフト１４を、図示しない駆動源によって回転させると、ロータ１５も回転する。このようにロータ１５が回転すると、その遠心力等によってベーン１６がロータ１５から突出するが、カムリング１７の内壁が略楕円形をしているので、ロータ１５に対してベーン１６が、内壁面に沿って出入り工程を繰り返す。そのため、各ベーン１６の先端がカムリング５に密接したまま回転することになり、各ベーン１６間には、それぞれが独立した形で、室が構成される。
【０００９】
上記のように各ベーン１６間に形成される各室の容積は、ベーン１６がカムリング１７の内壁面に沿って出入りすることによって変化する。そして、上記室の容積が拡大する工程に入ったとき、図示しない吸い込みポートから油を吸い込む吸い込み工程となる。一方、各室が収縮する工程に入ったときは、上記吸い込み工程で吸い込んだ油を吐出する吐出工程になる。このように吸い込み工程と吐出工程とを繰り返すことによって、各室から高圧の圧油を吐出する。
また、このようにして各室から吐出される圧油は、サイドプレート１８に形成した吐出流路１９を通って高圧室２０に導かれる。
【００１０】
上記高圧室２０に導かれた圧油は、供給通路４を介して流量制御弁ＦＶに導かれる。流量制御弁ＦＶに導かれた圧油は、図５に示すように、可変オリフィス３を介してアクチュエータポート２１ａに導かれて、パワーステアリング機構ＰＳに供給されることになる（図３参照）。
また、このとき、可変オリフィス３の上流側と下流側とに圧力差が発生するが、上流側の圧力は、スプール７の他端７ｂに作用し、下流側の圧力がパイロット通路２７を介してパイロット室８に導かれてスプール７の一端７ａに作用する。そのため、スプール７には、可変オリフィス３の上流側の圧力によって、図面左方向の推力が発生する。
【００１１】
そして、上記左方向の推力が、スプリング９のイニシャル荷重よりも大きくなると、このスプリング９に抗してスプール７が図面左方向に移動して、推力と弾性力とがバランスする位置を保つ。このようにスプール７がバランスする位置に移動すると、その他端７ｂが排出通路５とオーバーラップするため、供給通路４と排出通路５とが連通する。このように供給通路４と排出通路５とが連通すれば、吐出油の一部が余剰流量として排出通路５に導かれることになる。
【００１２】
ところで、この従来例では、図６に示すように、スプール孔６の内周に排出凹部２８を形成している。この排出凹部２８は、ボディ１０に排出通路５を形成するときに、スプール孔６を貫通することによって同時に形成している。つまり、この排出凹部２８は、スプール孔６における排出通路５の開口部に対向する位置に設けている。
したがって、上記のように供給通路４と排出通路５とが連通した場合には、排出凹部２８も供給通路４に連通することになる。そして、この排出凹部２８にも供給通路４から圧油が流れ込んで、この圧油がスプール７に形成した環状溝７ｃを介して排出通路５に導かれることになる。
【００１３】
上記排出凹部２８を設けたのは、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、スプール７の偏りを防止するためである。すなわち、排出通路５を介して余剰流量が排出される際、排出通路５内の圧力が、開口部５ａの部分でスプール７の周面に作用する。このとき、仮に、排出凹部２８がないとすると、排出通路５内の圧力の影響によって、スプール７に、偏った力が作用することになる。このように偏った力がスプール７に作用すると、スプール孔６の内周にスプール７が押しつけられるため、スプール７が磨耗したり、コのスプール７の滑らかな移動が阻害されたりする。また、スプール７の磨耗がすすむと、流量制御特性も変化してしまうというおそれもある。
【００１４】
しかし、上記したように、排出凹部２８を排出通路５の開口部５ａに対向する位置に設けておけば、この排出凹部２８内の圧力作用によって、排出通路５側の圧力作用がキャンセルされる。したがって、スプール７に偏った力が作用することを防止でき、上記不都合を回避することができる。このような理由から、排出通路５の開口部５ａに対向する位置に、上記排出凹部２８を設けている。
【００１５】
【特許文献１】特開平７−２１７５５０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、上記従来例では、排出凹部２８に余剰流量の一部が流れ込んだときに、急激な圧力降下によって、この排出凹部２８内でキャビテーションが発生する。このように排出凹部２８内でキャビテーションが発生すると、ボディ１０がアルミ製のために、エロージョンにより、排出凹部２８の底や周囲が摩耗したり腐食したりする。そして、このような現象が長期間継続すると、ボディ１０に孔が開いてしまうという問題があった。
【００１７】
また、エロージョンによって排出凹部２８の底や周囲が削られると、削りくずなどのコンタミが発生し、このコンタミがベーンポンプにそのまま吸い込まれることによって、吐出性能が低下するという問題もあった。
この発明の目的は、余剰流量が排出凹部に流れ込んだときに生じる圧力降下を抑制することによって、キャビテーションの発生を防止することのできる流量制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部のスプール孔内における開口面積を、上記排出通路の開口面積よりも小さくしたことを特徴とする。
【００１９】
第２の発明は、排出凹部側の開口部は、そのスプールストローク方向の幅を、排出通路側の開口部の直径と同じにするとともに、そのスプールストローク方向の両端の位置を、排出通路側の開口部におけるスプールストローク方向の両端の位置と一致させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、排出凹部側の開口面積を、排出通路側の開口面積よりも小さくしたので、供給通路から排出凹部に流れ込む圧油の流量を減少することができる。したがって、排出凹部内でのキャビテーションの発生が抑制されるので、排出凹部の磨耗等を防止することができる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、排出凹部側の開口部は、そのスプールストローク方向の幅を、排出通路側の開口部の直径と同じにするとともに、そのスプールストローク方向両端の位置を排出通路側の開口部におけるスプールストローク方向の両端と一致させている。
したがって、これら排出通路及び排出凹部が、供給通路側に連通するタイミングを一致させることができ、流量制御特性を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜図２にこの発明の一実施形態を示すが、従来例の排出凹部２８を排出用連通路２９にした点以外の構成については、上記従来例図２、図３、図４と同じである。したがって、以下では、上記排出凹部２９を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１に示すように、アルミ製のボディ１０には、スプール孔６を形成し、このスプール孔６に排出通路５を連通させている。また、スプール孔６の内周であって、排出通路５の開口部に対向する位置には、排出凹部２９を形成している。
【００２３】
この排出凹部２９は、その底面２９ｂを平らにすることによって、その深さを前記従来例よりも浅くしている。また、この排出凹部２０の開口部２９ａの形状を、図２中、破線で示すように、略楕円形にすることによって、その開口部２９ａの面積を、図２中、一点鎖線で示す排出通路５側の開口部５ａの面積よりも小さくしている。ただし、この排出凹部２９の開口部２９ａは、スプール７がストロークする方向の幅Ｗを、排出通路５側の河口部５ａの直径Ｄと同じにし、かつ、そのスプールストローク方向の両端の位置ａ，ｂを、排出通路５側の開口部５ａのスプールストローク方向の両端と一致させている。
【００２４】
この実施形態では、排出凹部２９の開口部２９ａの面積を、排出通路５側の開口部５ａの面積よりも小さくしている。したがって、供給通路４から排出凹部２９に流れ込む圧油の流量が減少するので、排出凹部２９内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
また、上記排出凹部２９の深さを、従来例の排出凹部２８よりも浅くしているので、キャビテーションの発生するポイントが、排出凹部２９からずれる。したがって、排出凹部２９内でのキャビテーションの発生を、より確実に抑制することができる。
【００２５】
排出凹部２９内でのキャビテーションの発生を抑制することができるので、この排出凹部２９内の磨耗等を防止でき、ボディ１０に孔が開くといった従来の不都合を解消することができる。また、エロージョンによって、排出凹部２９の底や周囲が削られることもないので、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下するといった不都合も生じない。
【００２６】
ただし、排出凹部２９側の開口部２９ａの面積を小さくしすぎると、前記したように、排出通路５内の圧力の影響によって、スプール７に偏った力が作用してしまう。したがって、上記開口部２９ａの面積は、スプール７に偏った力が作用せず、スプール孔６内を滑らかに移動できる範囲内で、大きさを調整するようにしている。
【００２７】
また、上記実施形態では、排出凹部２９側の開口部２９ａの面積を、略楕円形にしているが、排出通路５側の開口部５ａの面積よりも小さければ、その形状は問わない。ただし、この排出凹部２９側の開口部２９ａにおけるスプールストローク方向の両端の位置ａ，ｂが、排出通路５側の開口部５ａの両端位置からずれてしまうと、スプール７がストロークしたときに、排出通路５が開くタイミングと排出凹部２９が開くタイミングとがずれてしまう。このように排出通路５が開くタイミングと排出凹部２９が開くタイミングとがずれてしまうと、流量制御特性も変化してしまうおそれがある。
【００２８】
しかし、この実施形態によれば、排出凹部２９の開口部２９ａのスプールストローク方向の幅Ｗを、排出通路５側の開口部５ａの直径Ｄと同じにし、かつ、そのスプールストローク方向の両端の位置ａ，ｂを、排出通路５側の開口部５ａのスプールストローク方向の両端の位置に一致させているので、排出通路５が開くタイミングと排出凹部２９が開くタイミングとが常に一致する。したがって、排出凹部２９の開口部２９ａの面積を小さくしたとしても、所定の流量制御特性を維持することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、排出凹部２９の底面２９ｂを平らにしているが、その深さが従来例の排出凹部２８よりも浅くなっていれば、その形状は特に問わない。例えば、従来例の排出凹部２８の底部のように、ドリル先端形状になっていてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、ベーンポンプから吐出された圧油を制御するようにしているが、この発明の流量制御弁は、ギヤポンプなど、他の圧力源から供給される圧油を制御することもできる。また、上記実施形態では、余剰流量を、排出通路５を介してベーンポンプの吸い込み側に戻しているが、余剰流量をタンクＴに戻してもよい。
ただし、この発明によれば、余剰流量にコンタミが混入することを防止できるので、余剰流量を排出通路５を介してそのまま吸い込み側に導くベーンポンプに用いた場合には、このベーンポンプの吐出性能を維持できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施形態の断面図である。
【図２】排出凹部２９の開口面積と排出通路５の開口面積を示す図である。
【図３】流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図である。
【図４】ベーンポンプの断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】流量制御弁ＦＶの説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
３  可変オリフィス
４  供給通路
５  排出通路
６  スプール孔
７  スプール
７ｃ  環状溝
８  パイロット室
９  スプリング
１０  ボディ
２１ａ  アクチュエータポート
２７  パイロット通路
２９  排出凹部
【図１】
2005035480.tif 000003
【図２】
2005035480.tif 000004
【図３】
2005035480.tif 000005
【図４】
2005035480.tif 000006
【図５】
2005035480.tif 000007
【図６】
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